Perancangan Antena Mikrostrip Circular Patch dengan Inset-Feed dan Array pada Frekuensi 3.5

## GHz untuk Sistem Komunikasi 5G
Agam Yudi Putranto 1 , Syah Alam 2 , Indra Surjati 3 , Yuli Kurnia Ningsih 4 , Lydia Sari 5 , Permana Andi Paristiawan 6 1,2,3,4,5 Jurusan Studi Teknik Elektro, Fakultas Teknologi Industri, Universitas Trisakti, Jl. Kyai Tapa No 1, DKI Jakarta
1 agam062001904034@std.trisakti.ac.id , *2 syah.alam@trisakti.ac.id, 3 indra@trisakti.ac.id ,
4 yuli.kn@trisakti.ac.id, 5 lydia_sari@trisakti.ac.id
6 Research Center for Metallurgy, National Research and Innovation Agency, South Tangerang, Banten, 15314, Indonesia
6 perm001@brin.go.id

## Abstrak
Penelitian  ini  mengusulkan  rancangan  suatu  antena  yang  bekerja  pada  frekuensi  3.5  GHz  yang digunakan  untuk  sistem  komunikasi  generasi  kelima.  Antena  dirancang  dengan  substrat  Duroid RO5880 yang memiliki spesifikasi konstanta dielektrik = 2.2, ketebalan substrat = 1.58 mm, dan loss tangent  senilai  0,0009.  Substrat  duroid  RO5880  dipilih  karena  memiliki  nilai  konstanta  dielektrik yang kecil, sehingga losses antena dapat dikurangi. Antena yang dirancang memiliki gain yang tinggi dan  pola  radiasi  yang  terarah  dengan  metode inset  feed dan  metode array .  Antena  yang  telah ditambahkan dengan metode inset feed dan metode array memiliki luas substrat sebesar 16.2 cm2, return loss -38.96 dB, VSWR 1.18, dan gain 13.03 dB pada frekuensi 3.5 GHz. Setelah menggunakan metode inset feed , nilai return loss berhasil tereduksi hingga 95.48%, mengalami kenaikan bandwidth hingga  4.06%  dan  dengan  menggunakan  metode  array  nilai gain mengalami  peningkatan  hingga 95.93%  dibandingkan  dengan  antena  elemen  tunggal.  Penelitian  ini  dapat  dijadikan  rekomendasi untuk disain antena penerima pada sistem komunikasi 5G.
Kata kunci: antena mikrostrip, inset-feed , array , circular patch , komunikasi 5G

## Abstract
The study proposed designing antenna that work at a frequency of 3.5 GHz for the development of fifth-generation communication system. The antenna was designed with a RO5880 substrate that had a dielectric constant = 2.2, substrate thickness = 1.588 mm, and tangent loss of 0.0009. Rogers R5880 substrate was chosen because it has a small dielectric constant, so antenna losses can be reduced. The designed  antenna  has  a  high gain and  directed  polarization  with  inset  feed  and  array  method. Antennas that have been added with inset feed and array method have a substrate area of 16.2 cm 2 with return loss of -38.96 dB, VSWR 1.18 and gain of 13.03 dB at frequency of 3.5 GHz. After using inset feed method, the return loss was reduced until 95.48%, bandwidth increased up to 4.06% and by using the array method the gain increased by 95.93% compared with single element antenna. This research can be recommended for receiver antenna design in 5G communication system.
Keywords: microstrip antenna, inset feed, array, circular patch, 5G communication

## 1. Pendahuluan
Perkembangan dunia telekomunikasi saat ini sedang mengalami kemajuan yang pesat. Tidak hanya  komunikasi  suara  yang  dapat  dikirim  namun  komunikasi  data,  gambar,  dan video/ broadband multimedia [1]. Berbagai teknologi dan sistem baru bermunculan dalam rangka mempermudah manusia berkomunikasi antar satu dengan yang lainnya, salah satunya adalah teknologi  5G.  Teknologi  5G  merupakan  standar  yang  merevolusi  generasi  sebelumnya  dalam teknologi telekomunikasi seluler. Standar-standar terkait teknologi 5G akan merubah beberapa regulasi telekomunikasi, dikarenakan regulasi ini akan menjadi outdated [2].
Dalam sistem komunikasi wireless diperlukan 2 perangkat yang berfungsi untuk menerima gelombang  elektromagnetik  dan  perangkat  yang  berfungsi  untuk  mengirimkan  gelombang elektromagnetik sehingga dapat digunakan untuk keperluan komunikasi data ataupun suara [3]. Pada  tahun  2017  telah  diperkenalkan  sistem  komunikasi  generasi  kelima  yang  memiliki kelebihan antara lain pada kecepatan transfer data yang tinggi serta bandwidth yang sangat lebar. Berdasarkan regulasi yang ditetapkan oleh Global Mobile Suppliers Association (GMSA) mengenai spektrum  komunikasi  generasi  kelima  di  Indonesia,  frekuensi  kerja  yang  digunakan  untuk system komunikasi generasi kelima terbagi menjadi beberapa band yaitu untuk high band 28 GHz, mid band 15 GHz dan low band 3.5 GHz [4]. Kebutuhan bandwidth untuk sistem komunikasi 5G adalah 100 MHz dimana frekuensi kerja yang digunakan adalah 3.5 GHz [4].
Antena  yang  banyak  dikembangkan  untuk  keperluan  sistem  komunikasi  wireless  adalah antena mikrostrip yang memiliki kelebihan disain yang kompak, biaya pabrikasi yang terjangkau serta  dapat  bekerja  pada  frekuensi  tinggi  [5][6].  Dibalik  kelebihannya,  antena  mikrostrip memiliki  beberapa  kekurangan  diantaranya gain yang  tidak  terlalu  besar,  direktivitas  yang rendah, dan bandwidth yang sempit [7].
Penelitian yang telah dilakukan oleh [8] telah berhasil menghasilkan dan merancang antena mikrostrip dengan patch tunggal berbentuk lingkarang dengan frekuensi kerja 3.5 GHz dengan nilai  koefisien  refleksi  adalah  -30  dB  dan gain sebesar  5.15  dB.  Pada  penelitian  yang  telah dilakukan oleh [9] telah berhasil menghasilkan dan merancang antena mikrostrip dengan patch rectangular dengan frekuensi kerja 3.5 GHz dengan metode defected ground structure dengan nilai koefisien refleksi -17.43 dB dan gain sebesar 6.6 dB. Selanjutya pada penelitian yang diusulkan oleh  [10],  dihasilkan  antena  microstrip  dengan  array  1x4  dengan gain 7.38  dB.  Namun,  pada kedua penelitian tersebut masih menghasilkan gain yang yang rendah sehingga perlu dilakukan optimasi dengan menggunakan metode array .
Keuntungan  dari  metode array adalah  penambahan  jumlah  elemen  yang  dapat meningkatkan gain dari  antena  yang  diajukan  sehingga  memiliki  keterarahan  yang  lebih  baik [11],  sedangkan  penggunaan  metode inset-fed pada  antena  yang  dirancang  bertujuan  untuk memperbaiki nilai dari koefisien refleksi [12].

## 2. Metodologi Penelitian
Antena  yang  dirancang  merupakan  antena  mikrostrip  dengan  bentuk circular .  Substrat Duroid  RO5880  menjadi  bahan  dalam  pembuatan  antena  ini.  Duroid  RO5880  memiliki  nilai konstanta  dielektrik  yang  kecil,  sehingga losses antena  dapat  dikurangi  [13]. Pada  Gambar  1 merupakan tahapan proses perancangan antena.
Pada awal penelitian perancangan menggunakan antena elemen tunggal pada frekuensi 3.5 GHz  menggunakan metode inset feed . Setelah diperoleh parameter VSWR < 2 dan return loss ≤ - 10,  maka  selanjutkan  ditambahkan  metode array metode array 2x2  dengan  tujuan  untuk mendapatkan  nilai gain yang  maksimal.  Untuk  mendapatkan  hasil  yang  optimal  dilakukan
Agam Y. Putranto, Syah Alam, Indra Surjati, Yuli K. Ningsih, Lydia Sari, P.A. Paristiawan
iterasi pada beberapa bagian antena, diantaranya adalah lebar pencatu, panjang saluran, panjang dan panjang inset feed . Parameter yang akan dicapai meliputi nilai return loss ≤ -10, VSWR < 2 [6] dan gain > 7.38 dB [10] pada frekuensi kerja 3.5 GHz dengan menggunakan metode array dan inset feed .
Gambar 1. Diagram alir perancangan antena

## 3. Perancangan Antena
Dalam  melakukan  perncangan  sebuah  antena  terlebih  dahulu  mengatahui  karakteristrik subsatrat yang digunakan. Berikut ini karakteristirk substrat yang digunakan : [14]
Konstanta dielektrik : 2.2 Ketebalan substrat : 1.588 mm Loss Tangent : 0.0009 Frekuensi Kerja : 3.5 GHz Bandwidth : 100 MHz

## 3.1. Fungsi logaritmik (K)
Perhitungan  fungsi  logaritmik  dilakukan  untuk  mendapatkan  nilai  radius patch antenna dengan menggunakan persamaan 1 [15].
𝑲 = 𝟖.𝟕𝟗𝟏 𝒙 𝟏𝟎𝟗 𝒇𝒓√𝜺𝒓 (1)
K  = fungsi logaritmik f r = frekuensi resonansi (GHz) ε r = konstanta dielektrik
Frekuensi resonansi yang digunakan adalah 3.5 GHz sedangkan untuk konstanta dielektrik adalah 2.2. Berdasarkan perhitungan menggunakan persaman (1) didapatkan nilai K = 1.693.

## 3.2. Radius element antenna (a)
Setelah  didapatkan  nilai  fungsi  logaritmiknya  maka  selanjutnya  dapat  dilakukan perhitungan besar radius elemen (a) dengan menggunakan persamaan 2 [14].
𝒂 = 𝑲 {𝟏+ 𝟐𝒉 𝝅𝜺𝒓𝑲 [𝒍𝒏( 𝝅𝑲 𝟐𝒉 )+𝟏.𝟕𝟕𝟐𝟔]} 𝟏 𝟐 ⁄ (2)
K   = fungsi logaritmik h   = ketebalan (mm) ε r = konstanta dielektrik
Ketebalan (h) dari substrat yang digunakan adalah 1.58 mm sedangkan konstanta dielektrik adalah 2.2 Berdasarkan persamaan (2), didapatkan nilai a = 13.32 mm

## 3.3. Lebar saluran antenna (w)
Nilai lebar saluran catu antena (w) dapat dihitung dengan menggunakan persamaan 3 dan 4 [3]. Dengan menggunakan nilai impedansi pada konektor 50 Ω serta impedansi saluran 100 Ω dan 70,71 Ω sebagai penyesuai impedansi [3].
𝐵 = 60𝜋2 𝑍0√𝜀𝑒𝑓𝑓 (3)
𝑊 = 2ℎ 𝜋 {𝐵 − 1 − 𝑙𝑛(2𝐵 − 1) + 𝜀𝑟−1 2𝜀𝑟 [ln(𝐵 − 1) + 0.39 − 0.61 𝜀𝑟 ]} (4)
B   = konsanta impedansi h   = ketebalan (mm) ε eff = konstanta dielektrik efektif
Z 0 = impedansi antena
Saluran pencatu didapatkan dengan menggunakan persamaan (3) dan (4) dimana B adalah konstanta impedansi. Dimensi dari lebar saluran pencatu 50 Ω adalah w = 4.84 mm,  lebar saluran pencatu 100 Ω adalah W = 1.38 mm dan lebar saluran pencatu 70.71 Ω adalah w = 5.1 mm

## 3.4. Jarak antar elemen (d)
Untuk  menghasilkan  nilai gain yang  optimal,  antenna  yang  dirancang  harus  dipisahkan dengan jarak (d). Untuk menentukan jarak antar elemen dapat menggunankan persamaan 5 dan 6 [3].
λ = C 𝒇 (5)
d = λ 2 (6)
Agam Y. Putranto, Syah Alam, Indra Surjati, Yuli K. Ningsih, Lydia Sari, P.A. Paristiawan
λ = panjang gelombang (m) c    = kecepatan cahaya ( 3 x 10 8 m/s) d   = jarak antar elemen (mm)
Berdasarkan perhitungan menggunakan persamaan (5) dan (6) maka didapatkan jarak anatar elemen antena (d) yaitu 42.5 mm.

## 4. Simulasi Antena

## 4.1. Perancangan antenna elemen tunggal
Sebelum  melakukan  perancangan  antena  mikrostrip circular  patch  array 4  elemen,  terlebih dahulu dilakukan perancangan antena  mikrostrip circular patch elemen tunggal dengan inset feed . Jika hasil simulasi tidak sesuai dengan spesifikasi, maka dilakukan optimasi dengan merubah nilai  dari  parameter  antena.  Selanjutnya  melakukan  simulasi    berdasarkan  hasil  perhitungan. Namun  hasil  simulasi  tidak  memenuhi  spesifikasi  yang  telah  ditentukan.  Sehingga  perlu dilakukan optimasi lebar celah. Pada Gambar 2 menunjukan  gambar disain  dan struktur dari antena  mikrostrip circular  patch single element dengan  metode inset  feed pada  bagian  tampak depan (a) dan bagian tampak belakang (b).
Gambar 2. Disain antena mikrostrip circular patch single element dengan metode inset feed; (a) Tampak depan, (b) Tampak belakang
Gambar  2  (a)  menunjukkan  bahwa  antena patch lingkaran  berada  pada  bagian  atas  dari substrat  sedangkan  bagian  bawah  dari  substrat  berfungsi  sebagai groundplane .  Tabel  1 merupakan dimensi antena mikrostrip circular patch elemen tunggal dengan inset feed
Tabel 1. Dimensi Antena Mikrostrip Circular patch Dengan Inset feed Parameter Keterangan Dimensi (mm) a Radius 16.6 W z L Saluran 1.9 L z P Saluran 11 W g L Substrat 42 L g P Substrat 42 W s L Celah 1 L s P Celah
4
Techné Jurnal Ilmiah Elektroteknika Vol. 22 No. 1 April 2023 Hal 129 - 142
Berikut  ini  adalah  hasil  simulasi  setelah  dilakukan  optimasi  panjang  celah  pada  antena sehingga terjadi perubahan pada nilai return loss dan nilai VSWR yang dihasilkan. Pada Gambar 3 merupakan hasil simulasi return loss setelah dilakukan optimasi sebanyak 3 iterasi.
Gambar 3. Hasil return loss setelah optimasi pada Ls
Gambar  3  menunjukan  antena  sudah  bekerja  pada  frekuensi  3.5  GHz  dan  memiliki  nilai return  loss -19.93  dB  sedangkan  gambar  4  merupakan  hasil  simulasi  VSWR setelah  dilakukan optimasi sebanyak 3 iterasi. Hal ini menunjukkan bahwa antena telah beroperasi dengan baik di frekuensi 3.5 GHz dengan return loss ≤ - 10 dB.

## Gambar 4. Hasil VSWR setelah optimasi pada Ls
Gambar  4  menunjukan  antena  sudah  bekerja  pada  frekuensi  3.5  GHz  dan  memiliki  nilai VSWR 1.22. Hal ini menunjukkan bahwa antena telah memenuhi standar dengan VSWR ≤ 2 pada frekuensi 3.5 GHz.
Agam Y. Putranto, Syah Alam, Indra Surjati, Yuli K. Ningsih, Lydia Sari, P.A. Paristiawan
Gambar 5. Hasil gain setelah optimasi pada Ls
Gambar 5 menunjukan antena telah bekerja pada frekuensi 3.5 GHz dan memiliki nilai gain 6.67 dB. Selanjutnya,  gambar 6 menunjukkan hasil simulasi dari pola radiasi antena mikrostrip circular patch single element dengan inset feed . Pola radiasi antenna terdiri atas dua bidang, yaitu bidang H (magnet) dan bidang  E (listrik).
Gambar 6. Pola radiasi bidang E dan H dari antena yang dirancang
Hasil yang didapatkan menunjukkan bahwa antena rancangan memiliki pola radiasi dengan sudut berkas pancar yang lebar (broadside) . Hal ini terjadi dikarenakan antena hanya mempunyai satu elemen sehinggal nilai keterarahan yang dihasilkan rendah, maka perlu dilakukan optimasi lebar pencatu dan penambahan metode inset feed pada antena untuk meningkatkan keterarahan pada  antena.  Selanjutnya,  gambar  7  menunjukkan  hasil  simulasi  impedansi  dari  antena mikrostrip circular patch single element dengan inset feed .
Gambar 7 menunjukkan hasil simulasi  parameter impedansi dari antena mikrostrip circular patch single element . Hasil yang didapatkan menunjukkan bahwa antena rancangan memiliki nilai impedansi Zant = 42.65 – j 13.56 Ω. Pada Gambar 8 menunjukkan hasil distribusi arus dari antena mikrostrip circular patch single element dengan inset feed

## Gambar 7. Impedansi dari antenna rancangan
Gambar 8 menunjukkan distribusi arus maksimal pada antena mikrostrip circular patch single element pada frekuensi 3.5 GHz adalah sebesar 55 dB (V/m) dan belum terdistribusi secara merata pada bagian patch . Dengan demikian hasil simulasi antena antena mikrostrip circular patch elemen tunggal dengan inset feed memiliki spesifikasi gain sebesar 6.67 dB, return loss sebesar -19.93 dB dan  VSWR  1.22.  Hasil  ini  telah  memenuhi  standar  yang  ditetapkan  yaitu return  loss ≤ -10  dB, VSWR ≤ 2 dan gain ≥ 7.38 dB.
Gambar 8. Simulasi distribusi arus pada antenna rancangan

## 4.2. Perancangan antenna array
Setelah mendapatkan hasil antena  mikrostrip circular patch elemen tunggal dengan inset feed sesuai  dengan  spesifikasi  yang  ditentukan,  maka  dapat  dilanjutkan  dengan  melakukan perancangan antena  mikrostrip circular patch array 2x2 dengan inset feed . Penambahan metode array diharapkan  dapat  meningkatkan  nilai gain pada  antenna.  Selanjutnya,  gambar  9 menunjukan  gambar  disain    dan  struktur  dari  antena  mikrostrip circular  patch single element dengan metode inset feed pada bagian tampak depan.
Agam Y. Putranto, Syah Alam, Indra Surjati, Yuli K. Ningsih, Lydia Sari, P.A. Paristiawan
Gambar  9  menunjukkan  bahwa  elemen  antena  dipisahkan  sejauh  jarak  (d)  dan  struktur antena yang diusulkan adalah array 2x2 elemen. Selanjutnya, tabel 2 merupakan dimensi antena mikrostrip circular patch array 2x2 dengan inset feed .
Tabel 2. Dimensi Antena Mikrostrip Circular patch Array 2x2 Nama Keterangan Dimensi (mm) a Radius 16.6 W z1 L Celah 1.9 L z1 P Saluran 11.1 W z2 L Saluran 5.4 L z2 P Saluran 18 W z3 L Saluran 6.4 L z3 P Saluran 14 W z4 L Saluran 2.9 L z4 P Saluran 9.4 W z5 L Saluran 4 L z5 P Saluran 33.6 W z6 L Saluran 2.9 L z6 PSaluran 22.8 d Jarak Patch 35 L s P Celah 6 L g L Substrat 180 W g Panjang Substrat 90
Gambar 10 merupakan hasil simulasi return loss setelah dilakukan proses optimasi sebanyak 3 iterasi dengan mengontrol nilai L z2 .
Gambar 10. Hasil return loss setelah optimasi pada L z2
Gambar  10  menunjukan  antena  sudah  bekerja  pada  frekuensi  3.5  GHz  dan  memiliki  nilai return loss -38.96 dB. Pada Gambar 11 merupakan hasil simulasi VSWR.

## Gambar 11. Hasil VSWR setelah optimasi pada Lz2
Gambar  11  menunjukan  antena  sudah  bekerja  pada  frekuensi  3.5  GHz  dan  memiliki  nilai VSWR 1.18. Pada Gambar 12 merupakan hasil simulasi gain.
Gambar 12. Hasil gain setelah optimasi pada Lz2
Gambar  12  menunjukan  antena  sudah  bekerja  pada  frekuensi  3.5  GHz  dan  mengalami kenaikan nilai gain menjadi 13.03 dB yang semula hanya 6.67 dB. Pada Gambar 13 menunjukkan hasil simulasi dari pola radiasi antena mikrostrip circular patch array 2x2 dengan inset feed . Pada pola radiasi terdiri atas dua bidang, yaitu bidang E dan bidang H.
Gambar 13. Hasil pola radiasi setelah optimasi pada Lz2
Hasil  yang  didapatkan  menunjukkan  hasil  pola  yang  didapatkan  sudah  baik  dan menunjukkan pola radiasi berbentuk unidirectional dan sudah memiliki keterarahan yang lebih baik. baik dengan adanya tiga main lobe yang memiliki porsi radiasi yang sama besar. Gambar 14 menunjukkan hasil simulasi impedansi dari antena mikrostrip circular patch single array 2x2 dengan inset feed
Agam Y. Putranto, Syah Alam, Indra Surjati, Yuli K. Ningsih, Lydia Sari, P.A. Paristiawan

## Gambar 14. Hasil pola impedansi setelah optimasi pada Lz2
Gambar 14 menunjukkan hasil simulasi  parameter impedansi dari antena mikrostrip circular patch single element . Hasil yang didapatkan menunjukkan bahwa antena rancangan memiliki nilai impedansi  Zant  =  51.13  - j  0.42  Ω.  Gambar  15  menunjukkan  hasil  distribusi  arus  dari  antena mikrostrip circular patch array 2x2 dengan inset feed.
Gambar 15. Hasil distribusi arus setelah optimasi pada Lz2
Gambar  15  menunjukkan  bahwa  distribusi  arus  maksimal  yang  terjadi  pada  antena mikrostrip circular  patch array 2x2  yang  bekerja  pada  frekuensi  3.5  GHz  adalah  sebesar  43  dB (V/m)  dan  terdistribusikan  secara  merata.  Hal  ini  menunjukkan  bahwa  hasil  simulasi  antena antena mikrostrip circular patch array 2x2 dengan inset feed memiliki spesifikasi gain sebesar 13.03 dB, return  loss sebesar  -38.96  dB  dan  VSWR  1.18  yang  sudah  memenuhi  spesifikasi  yang ditargetkan yaitu return loss ≤ - 10 dB, VSWR ≤ 2 dan gain ≥ 7.38 dB. Selanjutnya, untuk bandwidth yang dihasilkan antena rancangan adalah 197 MHz dan telah memenuhi standar yang ditetapkan yaitu 100 MHz untuk sistem komunikasi 5G.

## 5. Analisa Hasil Simulasi
Setelah  dilakukan  simulasi  maka  dapat  dilihat  perbandingan  nilai  parameter  antra  antena mikrostrip circular patch array single element dengan inset feed dan antena mikrostrip circular patch array 2x2 dengan inset feed .
5.1. Analisa hasil penambahan metode inset feed
Perbandingan dari kedua model antenna yaitu disain elemen tunggal dengan antenna array 2x2 elemen ditunukkan pada Gambar 16.
Gambar 16. Hasil simulasi return loss dari dua model antena
Hasil  simulasi  parameter return  loss pada  antena  mikrostrip circular  patch elemen  tunggal menggunakan inset feed menghasilkan nilai return loss -19.96 dB dengan dengan lebar bandwidth antena sebesar 197 MHz. Untuk antena mikrostrip circulat patch array 2x2 menggunakan inset feed nilai return loss yang didapatkan sebesar  -38.96 dB dengan dengan lebar bandwidth antena sebesar 205 MHz. Dari data dan grafik diatas maka dapat dihitung persentase perubahan nilai return  loss dan bandwidth antena circular  patch  single  element dengan inset  feed dan  sesudah ditambahkan metodet array 2x2 dan metode inset feed seperti berikut ini :
𝑅𝑒𝑑𝑢𝑘𝑠𝑖 𝑛𝑖𝑙𝑎𝑖 𝑅𝑒𝑡𝑢𝑟𝑛 𝐿𝑜𝑠𝑠 = 𝑁𝑖𝑙𝑎𝑖 𝐴𝑘ℎ𝑖𝑟− 𝑁𝑖𝑙𝑎𝑖 𝐴𝑤𝑎𝑙 𝑁𝑖𝑙𝑎𝑖 𝐴𝑤𝑎𝑙 𝑥 100 % = −38,96−(−19,93) −19,93
𝑥 100 % = 95,48 %
𝐾𝑒𝑛𝑎𝑖𝑘𝑎𝑛 𝑛𝑖𝑙𝑎𝑖 𝐵𝑎𝑛𝑑𝑤𝑖𝑑𝑡ℎ  = 𝑁𝑖𝑙𝑎𝑖 𝐴𝑘ℎ𝑖𝑟− 𝑁𝑖𝑙𝑎𝑖 𝐴𝑤𝑎𝑙
𝑁𝑖𝑙𝑎𝑖 𝐴𝑤𝑎𝑙 𝑥 100 %  = 205−197 197 𝑥 100 % = 4.06 %

## 5.2. Analisa hasil penambahan metode array
Gambar  17  merupakan  hasil  perbandingan  simulasi  nilai gain dari  kedua  antenna  yang diusulkan.
Gambar 17. Hasil simulasi gain dari dua model antena
Hasil  simulasi  parameter gain pada  antena  mikrostrip circular  patch single  elemen menggunakan inset  feed nilai gain yang  didapatkan  sebesar  6.65  dB.  Untuk  antena  mikrostrip circular patch array 2x2 menggunakan inset feed nilai gain yang didapatkan sebesar 13.03 dB. Dari data dan grafik diatas maka dapat dihitung persentase perubahan nilai gain antena circular patch single element dengan inset feed dan sesudah ditambahkan metodet array 2x2 dan metode inset feed seperti beikut ini :
𝐾𝑒𝑛𝑎𝑖𝑘𝑎𝑛 𝑛𝑖𝑙𝑎𝑖 𝐺𝑎𝑖𝑛  = 𝑁𝑖𝑙𝑎𝑖 𝐴𝑘ℎ𝑖𝑟− 𝑁𝑖𝑙𝑎𝑖 𝐴𝑤𝑎𝑙 𝑁𝑖𝑙𝑎𝑖 𝐴𝑤𝑎𝑙 𝑥 100 %   = 13.03−6.65 6.65 𝑥 100 % = 95.93 %
Agam Y. Putranto, Syah Alam, Indra Surjati, Yuli K. Ningsih, Lydia Sari, P.A. Paristiawan
Selain terjadi perubahan nilai gain pada antena, metode array juga menyebabkan terjadinya perubahan pola radiasi pada antena. Gambar 18 merupakan gambar pola radiasi dari masing- masing antenna.
Gambar 18. Hasil pola radiasi dari dua model antena
Pola  radiasi  yang  berwarna  merah  merupakan  hasil  pola  radiasi  dari  antena circular  patch single element dengan menggunakan metode inset feed yang menunjukkan hasil pola radiasi yang berbentuk unidirectional, masih menyebar kesegala arah dan belum terfokus. Selanjutnya, untuk pola radiasi yang berwarna hitam merupakan hasil pola radiasi dari antena circular patch array 2x2 dengan  menggunakan  metode array yang  menunjukkan  hasil  pola  radiasi  berbentuk unidirectional dan sudah memiliki keterarahan yang lebih baik dengan adanya tiga main lobe yang  memiliki  porsi  radiasi  yang  sama  besar.  Perbandingan  hasil  penelitian  yang  diusulkan dengan penelitian sebelumnya ditunjukkan pada tabel 3.
Tabel 3. Perbandingan dengan penelitian sebelumnya Referensi Metode Bandwidth Gain [8] Multi resonance structure 2.51 GHz 6.2 dB [9] Elipctical patch 400 MHz 5.01 dB [10] Array 1x4 rectangular patch 100 MHz 7.38 dB Penelitian ini Array 2x2 circular patch 197 MHz 13.03 dB

## 6. Kesimpulan
Antena mikrostrip circular patch array dapat bekerja pada frekuensi 3.5 GHz dan memenuhi nilai parameter-parameter yang telah ditentukan. Dari hasil simulasi diperoleh nilai return loss sebesar  -38.96 dB, nilai VSWR 1.18 dan gain sebesar 13.03 dB pada frekuensi 3.5 GHz. Antena yang  dirancang  mempunyai  pola  radiasi unidirectional yang  sudah  terarah,  dan memiliki  nilai impedance sebesar Z ant = 51.13 - j 0.42 Ω. Penambahan metode inset feed pada antena terbukti dapat memperbaiki nilai return loss hingga 95.48% dibandingkan dengan antena elemen tunggal. Selain itu,  metode  ini  juga  memperlebar bandwidth hingga  4.06%.  Selanjutnya,  penambahan  metode array pada  antena  terbukti  meningkatkan gain pada  antena  hingga  95.93%  serta  memperbaiki keterarahan  pada  pola  radiasi  antena  jika  dibandingkan  dengan  antena  yang  belum menggunakan metode array .

## Daftar Pustaka
[1]  Höyhtyä,  M.,  Apilo,  O.  and  Lasanen,  M.,  2018.  Review  of  latest  advances  in  3GPP standardization:  D2D  communication  in  5G  systems  and  its  energy  consumption  models. Future Internet, 10(1), p.3.
[2]  Admaja, A. Kajian Awal 5G Indonesia. 2015. Buletin Pos dan Telekomunikasi, pp.97.
[3]  Alam, S. and Wibisono, I.G.N.Y., 2017. Pengantar Antena dan Propagasi: Konsep Dasar dan Teori. Jakarta: UTA, 45, pp.22-24.
[4]  Hikmaturokhman,  A.,  Ramli,  K.  and  Suryanegara,  M.,  2018,  October.  Spectrum Considerations  for  5G  in  Indonesia.  In  2018  International  Conference  on  ICT  for  Rural Development (IC-ICTRuDev) (pp. 23-28). IEEE.
[5]  Alaydrus, M., 2015. Riset Antena – State of the Art. InComTech, 6(1), pp.1-22.
[6]  Surjati, I., 2010. Antena Mikrostrip: Konsep dan Aplikasinya. Universitas Trisakti, Jakarta.
[7]  Fang, D.G., 2017. Antena theory and mikrostrip antenas. CRC Press
[8]  An, W., Li, Y., Fu, H., Ma, J., Chen, W., & Feng, B., 2018, Low-profile and wideband microstrip antenna with stable gain for 5G wireless applications. IEEE Antena s and Wireless Propagation Letters.
[9]  Ferdous, N., Hock, G.C., Hamid., S.H.S., Raman, M.N.A., Kiong, T.S., & Ismail, M., 2019, June. Design of a Small Patch Antena at 3,5 GHz for 5G Applicartions. In IOP Confference Series : Earth and Enviromental Science. IOP Publishing.
[10] Darmawan, P.A., Nur, L.O. and Wijanto, H., 2018. Antena Mikrostrip Array 1Ã — 4 Inset-fed Patch Persegi Untuk Wifi 2, 4 Ghz Access Point. eProceedings of Engineering, 5(1).
[10] Alam,  S.  &  Nugroho,  R.  F.,  2018.  Perancangan  Antena  Mikrostrip Array 2x1  Untuk Meningkatkan Gain Untuk  Aplikasi  LTE  Pada  Frekuensi  2.300.  Jurnal  Teknik  dan  Ilmu Komputer
[11] Faradila, Sumajudin B, Yunita T 2019, November.Perbandingan  Pencatuan Inset feed Dan EMC  Pada  Atena  MIMO  Berslot  Dual  Band.  E-Procceding  of  Engineering  :  Vol.6.  Telkom University
[12] Y. R. Meliza Sukma Riani, Perancangan Simulasi Antena Mikrostrip Dengan Slot Butterfly Untuk Aplikasi WiFi Pada Frekuensi Kerja 5,8 GHz. 2016.Jurnal Teknik dan Ilmu Komputer, vol. 3 No. 2.
[13] Rogers  Corporation.  Technosches  Datenblatt  RT/duroid  5880.  2017.  Advance  Connectivity Solution. 100 S. Roosevelt Avenue. Publication 92-101.
[14] Waluyo. Novikasari, Dyan Nastiti. 2013. Disain dan Simulasi Antena Mikrostrip Semicircular Half U-Slot Untuk Aplikasi Modem GSM 1800 MHz. Jurnal ELTEK, Vol 11 No 02, Oktober 2013 ISSN 1693-4024.